(57)【要約】【課題】ベクトルネットワークアナライザを正確に較正するためのより複雑でない手段を提供する。【解決手段】１実施形態は、較正モード中に、ベクトルネットワークアナライザ(500)によって基準周波数変換装置(FTD)(108)に刺激信号を印加するステップと、前記基準ＦＴＤの応答を測定するステップと、前記測定された応答及び単一ポート誤差較正項からのデータを使用して順方向及び逆方向の伝送追跡誤差項(505)を決定するステップを含む方法であり、この場合、前記基準ＦＴＤは、順方向及び逆方向において同一の変換効率を有し、前記基準ＦＴＤは、未知の入力及び出力反射特性を有する。【選択図】図４
2006189440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
較正中に、ベクトルネットワークアナライザ（５００）によって基準周波数変換装置（ＦＴＤ）（１０８）に刺激信号を印加するステップと、
前記基準ＦＴＤの応答を計測するステップと、
前記計測された応答及び単一ポート誤差較正項からのデータを使用して順方向及び逆方向の伝送追跡誤差項（５０５）を決定するステップ
を含み、
前記基準ＦＴＤは、順方向及び逆方向において同一の変換係数を有し、前記基準ＦＴＤは、未知の入力及び出力反射特性を有することからなる、方法。
【請求項２】
前記計測された応答からの前記データは、スイッチ誤差が補正されたＣ１２データ計測値とスイッチ誤差が補正されたＣ２１データ計測値を有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記決定するステップは、前記計測された応答、順方向反射誤差項、及び逆方向反射誤差項からのデータを使用してパラメータを算出するステップを含み、
前記パラメータの大きさは、スイッチ誤差が補正されたＣ１２データ計測値を、スイッチ誤差が補正されたＣ２１データ計測値、前記順方向反射誤差項、及び前記逆方向反射誤差項によって除算したものの平方根に等しい、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記順方向伝送追跡誤差項は、次の式を使用して算出される、請求項１記載の方法。
【数１】
2006189440.tif 000008
【請求項５】
前記逆方向伝送追跡誤差項は、次の式を使用して算出される、請求項１記載の方法。
【数２】
2006189440.tif 000009
【請求項６】
装置の高周波（ＲＦ）特性を決定するシステムであって、
前記システムの較正モードにおいて、基準周波数変換装置（ＦＴＤ）（１０８）に対して刺激信号を印加するソース（１０７）であって、前記基準ＦＴＤは、順方向及び逆方向において等しい変換係数を有し、前記基準ＦＴＤは、未知の入力及び出力反射特性を有することからなる、ソースと、
前記刺激信号に対する前記基準ＦＴＤの応答を計測する複数のレシーバ（１０１〜１０４）と、
前記計測された応答と単一ポート誤差較正項からのデータを使用して順方向及び逆方向伝送追跡誤差項を算出するロジック（５０３）
を備える、システム。
【請求項７】
前記順方向及び逆方向の伝送追跡誤差項は、次の式を使用して算出される、請求項６記載のシステム。
【数３】
2006189440.tif 000010
【請求項８】
前記複数のレシーバの１つによる処理の前に、前記基準ＦＴＤの出力をアップコンバージョンする少なくとも１つのアップコンバータをさらに備える、請求項６記載のシステムであって、前記アップコンバータは、前記基準ＦＴＤによって実行される周波数変換の量に関連したアップコンバージョンの量を適用することからなる、システム。
【請求項９】
前記複数のレシーバのうちのいずれかによる処理の前に、前記基準ＦＴＤの出力をダウンコンバージョンする少なくとも１つのダウンコンバータをさらに備える、請求項６記載のシステムであって、前記ダウンコンバータは、前記基準ＦＴＤによって実行される周波数変換の量に関連したダウンコンバージョンの量を適用することからなる、システム。
【請求項１０】
前記複数のレシーバは、位相ロックレシーバである、請求項６記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に、ベクトルネットワークアナライザの較正に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ネットワークアナライザは、様々な被検装置（ＤＵＴ）の高周波（ＲＦ）特性を決定するべく使用される装置である。ネットワークアナライザは、通常、ある周波数レンジにわたって刺激信号を掃引し、この刺激信号をＤＵＴに印加してＤＵＴの応答を計測することによって動作する。ネットワークアナライザが生成する計測値には、通常、いくつかの問題に起因した不正確性が含まれている。例えば、計測の際に、ネットワークアナライザ及び／又は試験セットアップに関連したインピーダンスの不整合により、誤差が生成される。
【０００３】
較正技法を適用して計測データの後処理を可能にすることにより、計測データの誤差を軽減することができる。一般に、ネットワークアナライザの較正は、「標準」（既知の又は推定された特性を具備する装置）に対して刺激信号を印加し、この計測値からシステマチック誤差（系統的誤差）を推定することによって実行される。「ＳＯＬＴ」タイプの較正法は、「ショート」標準、「オープン」標準、「ロード」標準、及び「スルー」標準を採用することによって実行される。スルー標準の特性を決定することなしに、スルー標準を使用してネットワークアナライザを較正可能な方法（「未知の」スルー（「ｕｎｋｎｏｗｎ」ｔｈｒｕ）法）が既に開発されている。この「未知のスルー（アンノウンスルー）」法は、一般的な８項ネットワークアナライザ誤差補正の理論に基づいたものである。
【０００４】
ミキサ、変調器、復調器、及びこれらに類似のものなどの周波数変換装置（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＦＴＤ）の場合には、ネットワークアナライザの動作と較正は困難である。具体的には、ネットワークアナライザは、特定の計測を実行する際に、刺激信号の現在の周波数と同一の周波数において計測値を取得するが、ＦＴＤの出力周波数がＦＴＤに対する入力と異なっているため、通常のネットワークアナライザ計測（値）を使用することができないのである。この問題に対処するべく、ネットワークアナライザを使用してＦＴＤの特性を計測可能な３つのミキサと３組の計測値を使用する試験方法が既に開発されている。
【特許文献１】米国特許出願第１０／９６７，８７７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
別のネットワークアナライザの較正方法では、ＦＴＤ計測値にベクトル誤差補正を適用できるようにする。この方法は、スルー装置として機能するように予め特徴付けられている「基準」ＦＴＤを使用するステップを有している。しかしながら、ＦＴＤは、ドリフトを被ることになる。最高の精度を得るには、較正を実行するたびに、基準ＦＴＤの特徴を再決定しなければならない。具体的には、この特徴の再決定を怠れば、基準ＦＴＤのドリフトに等しい較正の誤差が生じることになる。又、これら２つの計測段階（基準ＦＴＤの特徴決定と、対象のその他のＦＴＤの計測）により、計測が複雑化し、不確定性が増大する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
いくつかの代表的な実施形態は、ＦＴＤの特性を計測するためにネットワークアナライザを較正するためのシステム及び方法に関するものである。既に開発済みの未知のスルー法は、未知のスルー標準の線形性に基づいているが、代表的な実施形態によれば、特徴が判明していないＦＴＤをネットワークアナライザの較正用のスルー装置として使用可能である。具体的には、代表的な実施形態では、異なる周波数のＳパラメータ計測値を使用することにより、未知のスルー演算を変更する。又、代表的な実施形態では、等しい順方向及び逆方向の変換効率パラメータを具備したＦＴＤ装置を使用する。これらの変更を加えることにより、対象のネットワークアナライザの誤差項について、未知のスルー演算の解を得ることができる。
【０００７】
いくつかの代表的な実施形態は、特徴が判明していないＦＴＤを未知のスルーとして使用するべく適合された較正モードで動作するベクトルネットワークアナライザに関するものである。較正の際に、このベクトルアナライザは、刺激信号をＦＴＤに対して印加し、ＦＴＤの応答を計測する。複数の位相コヒーレントミキサを使用することにより、適切な順方向及び逆方向周波数において確実に計測が行われるようにすることができる。これらの計測値は、ネットワークアナライザによって処理され、適切なモデルの適切な誤差補正項が生成される。そして、この誤差補正項を使用することにより、被検ＦＴＤの後続の計測値に対してベクトル誤差補正を適用する。
【実施例】
【０００８】
いくつかの代表的な実施形態では、変更された未知のスルー法を使用することにより、単一の２ポート較正を使用してＦＴＤを分析するべく、ネットワークアナライザを較正可能である。この未知のスルー法に関連する計測を実行するには、図１に示されているベクトルネットワークアナライザ１００などのような、４つのレシーバ（受信器）を有する周波数変換トポロジーを使用可能である。アナライザ１００は、複数の独立的にチューニング可能な狭帯域レシーバを有している。出力１０１〜１０４は、後続の処理のためのＳパラメータ（ａ１、ｂ１、ａ２、及びｂ２）計測値を形成してシステマチック誤差（系統的誤差）の項を決定するためにレシーバによって計測される信号である。なお、これらのレシーバは位相ロックレシーバとすることができる。
【０００９】
アナライザ１００内では、発振器１０６がＦＴＤ１０８を駆動する。較正動作中、ＦＴＤ１０８は、「未知のスルー」標準であり、以下、これを「基準」ＦＴＤと呼ぶことにする。一方、通常の計測動作中は、ＦＴＤ１０８は、被検装置である。カプラ１２５及び１２６がＦＴＤ１０８の両側に配設されている。さらに、必要であれば、ＦＴＤ１０８の両側にフィルタを配設することも可能である。又、発振器１０６は、ミキサ１０９〜１１２にも接続されており、これにより、ミキサ１０９〜１１２に関連するアップコンバージョン（たとえば、周波数を高くする変換）又はダウンコンバージョン（たとえば、周波数を低くする変換）を、ＦＴＤ１０８が実行する周波数変換に関係付ける。発振器１０５がミキサ１１３〜１１６を駆動する。アナライザ１００は、スイッチ１１７〜１２４を更に有している。この発振器１０５及び１０６、ミキサ１０９〜１１６、及びスイッチ１１７〜１２４の構成により、出力１０１〜１０４間における位相関係が維持されると共に、それぞれの周波数における順方向及び逆方向の計測の実行が可能になっている。尚、このアナライザ１００の動作に関する更なる詳細は、「Ｖｅｃｔｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｎａｌｙｚｅｒ  Ｗｉｔｈ  Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ  Ｔｕｎｅｄ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｓ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」という名称の米国特許出願第１０／９６７，８７７号明細書に記載されており、この内容は、参照により、本明細書に組み込まれるものとする。アナライザ１００は、一例であって、それぞれの周波数において計測の実行が可能なその他の適切なトポロジーを使用することも可能である。
【００１０】
未知のスルー演算のＳパラメータバージョンに対する変更は、Ｓパラメータ（Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ１２、Ｓ２２）のサブセットを変換パラメータ（Ｓ１１、Ｃ２１、Ｃ１２、Ｓ２２）によって置換するステップを有している。さらに、従来のＳパラメータ較正は、同一の周波数における順方向及び逆方向の誤差項を具備しているが、代表的な実施形態による変換パラメータ較正では、異なる周波数における順方向及び逆方向の誤差項を具備している。尚、以下の数学的な証明においては、この異なる周波数を、順方向の誤差項に対してはｆ１という上付き文字を付加し、逆方向の誤差項に対してはｆ２という上付き文字を付加することにより、表記することとする。
【００１１】
アナライザ１００のトポロジーは、図２に示されている誤差ボックスモデル２００を使用してモデル化することができる。順方向において取得される４つの計測値と逆方向において取得される４つの計測値により、未加工のＳパラメータが、次のように定義される。
【００１２】
【数４】
2006189440.tif 000003
尚、本明細書において演算子＊は乗算を意味する。
【００１３】
従って、この計測プロセスは、それぞれの順方向及び逆方向の計測が、異なる周波数において実行されるという点を除いて、典型的な２ポート較正法に類似した方式で開始される。この未加工の計測値を取得した後に、従来の補正を適用することにより、ネットワークアナライザのスイッチ誤差（switch error）を補正する。具体的には、［Ｓｍｃ］が、このスイッチ誤差が補正されたＳパラメータ計測値である。
【００１４】
このシステム式は、行列式の形態、即ち、Ｔパラメータで解くのが便利である。図３の信号フローグラフ３００を使用すると、式（２）が、次のように導出される。
【００１５】
【数５】
2006189440.tif 000004
【００１６】
Ｔｍｃは、スイッチ誤差が補正された計測値の転送パラメータのバージョンである。誤差項には、方向性（添え字「Ｄ」によって表記されている）、ソース整合（添え字「Ｓ」によって表記されている）、反射追跡（添え字「Ｒ」によって表記されている）の項が含まれている。この方向性、ソース整合（source match）、及び反射追跡（reflection tracking）の誤差項は、従来の線形単一ポート較正法から決定可能である。尚、この数学的な説明においては、これらの誤差項が既知であることが想定されている。
【００１７】
この式（２）の導出は、線形の未知のスルー演算に関連した演算に類似しており、この演算では、典型的なＳ１２及びＳ２１項が変換パラメータＣ１２及びＣ２１によって置換されているという点が異なっている。これらの変換パラメータは、基準ＦＴＤのそれぞれの側の間の周波数変換効率を反映している。
【００１８】
前述のように、基準ＦＴＤは、好ましくは、等しい変換効率（Ｃ２１＝Ｃ１２）を有している。この条件が真であれば、｜Ｔ｜＝１であり、次のような単純化が可能である。
【００１９】
【数６】
2006189440.tif 000005
【００２０】
ｋ及びβ／αについて解くために、次のように導出を継続する。
【００２１】
【数７】
2006189440.tif 000006
【００２２】
通常、パラメータｋの符号は、基準ＦＴＤの位相に関する想定によって決定されることに留意されたい。次いで、順方向伝送追跡及び逆方向伝送追跡を次のように計算できる。
【００２３】
【数８】
2006189440.tif 000007
【００２４】
この結果、すべてのシステマチック（系統的）誤差項が決定されたことになる。この式（４）を使用することにより、ネットワークアナライザのベクトル誤差補正データを更新可能である。この段階で、ベクトルネットワークアナライザは、対象のＦＴＤを分析するための準備ができた状態にある。
【００２５】
図４は、代表的な一実施形態によるフローチャート４００を示している。ステップ４０１において、方向性、ソース整合、及び反射追跡などの典型的な単一ポート誤差項を決定する。ステップ４０２において、２ポート較正を実行し、刺激信号を基準ＦＴＤのポートに印加して、２つのそれぞれの周波数においてＦＴＤの応答の計測値を取得する。順方向及び逆方向において実質的に等しい変換効率を有する基準ＦＴＤを選択することにより、基準ＦＴＤは、未知の入力及び出力反射特性を有している可能性がある。ステップ４０３において、ｋパラメータとβ／α項を算出する。ステップ４０４において、これらの項を使用して、ベクトルネットワークアナライザのベクトル誤差補正データを更新する（例えば、順方向及び逆方向の追跡誤差項を算出する）。ステップ４０５において、被検ＦＴＤを分析する。ステップ４０６において、被検ＦＴＤに関連するデータをベクトル誤差補正に従って処理する。
【００２６】
図５は、代表的な一実施形態によるベクトルネットワークアナライザ５００を示している。この図５に示されているように、アナライザ５００は、ＦＴＤレシーバサブモジュール５０１を含んでいる。このレシーバサブモジュール５０１により、好ましくは、適切なそれぞれの周波数において順方向及び逆方向における計測を実行可能である。又、このアナライザ５００は、プロセッサ実行可能命令、集積回路、及び／又はこれらに類似するものとして実施可能な較正ロジック５０２も含んでいる。この較正ロジック５０２は、従来の１ポート較正手順を実行可能である。又、この較正ロジック５０２は、未知のスルー用較正ロジック５０３を使用して、２ポート較正をさらに実行する。較正ロジック５０２は、較正手順が完了すると、誤差項５０５を更新する。そして、これに続いて計測動作が実行されると、ベクトル誤差補正ロジック５０４が、誤差項５０５を計測データに対して適用して、ＦＴＤ装置の正確な分析を可能にする。尚、代替実施形態では、較正ロジック５０２とベクトル誤差補正ロジック５０４は、別個のシステム（例えば計測データを後処理するコンピュータ）上に実装される。
【００２７】
いくつかの代表的な実施形態は、いくつかの利点を提供可能である。例えば、いくつかの代表的な実施形態による較正プロセスは、相対的に複雑でなく、従来の線形装置（または線形素子）に使用されている較正手順に類似している。又、２ポート較正を利用することにより、いくつかの代表的な実施形態は、ネットワークアナライザのより大きなダイナミックレンジをＦＴＤの分析のために利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】代表的な一実施形態に従う、ＦＴＤを分析するベクトルネットワークアナライザを示す。
【図２】代表的な一実施形態による誤差ボックスモデルを示す。
【図３】代表的な一実施形態による信号フローグラフを示す。
【図４】代表的な一実施形態によるフローチャートを示す。
【図５】代表的な一実施形態によるベクトルアナライザを示す。
【符号の説明】
【００２９】
１０７  ソース
１０８  基準周波数変換装置（ＦＴＤ）
１００、５００  ベクトルネットワークアナライザ
５０３  較正ロジック
５０５  伝送追跡誤差項
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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